高速轮轨速度极限探讨
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带吸能机制 的稳 定新 理论 Ｊ ． 随着 里 程 ２ ３ ０ ０ ｋ ｍ 的
与重力 刚度所形 成 的恢 复力 之 间所存 在 的动 平衡
关 系． 与纵 向蠕 滑力 不 同 ， 车 轮 自旋 蠕 滑 对横 向蠕
京广高铁正式开通 ， 中国高铁也迈 人 ３ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ高铁 的长交线路运 营新时代 ． 法国 Ａ Ｌ Ｓ Ｔ Ｏ Ｍ 公 司在 Ｔ Ｇ Ｖ 列车技术基础上 ， 以 ５车编组 的试验列 车 Ｖ １ ５ ０创造 了 目前最高时 速 的世 界记 录 ５ ７ ４ ． ８ ｋ ｍ ／ ｈ ． 而京 沪高
铁型式试验 ， 其最高试 验速度也 达到 了 ４ ８ ０ ｋ ｍ ／ ｈ以 上． 高铁运用作 为前沿技术探 索 ， 特 别是商业 运用 的 安全冗余 ， 离不 开坚实 的基 础技 术应 用研 究． 因此 ，
滑力具有 如下效应 ： 在 自旋蠕滑较小 （ ≤Ｏ ． ６ ｍ） 时， 横 向蠕滑力呈现稳 定地线性 递增 ； 如图 １ （ ｂ ） 所示 ， 当 自旋蠕滑较大 时则 出现快速 衰减． 在 较低 等效锥 度 （ ≤０ ． ２ ５ ） 的条 件 下 ， 自旋 蠕 滑 对横 向蠕 滑力效 应稳 定 ， 且相当于“ 负 阻尼 ” 作
以Ｉ Ｃ Ｅ ３系列作 为基 准转 向架 ， 本文 应用抗 蛇 行频 谱特 征 匹配 原则 ， 进行 了超 高 速 转 向架 优 配 方案 研究 ， 并探 讨 了高 速 轮轨 的速 度 极 限 以及 冲
击６ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ的技术 可行性 ．
１ 抗 蛇 行 频 谱 特 征 匹配原 则
第３ ５卷
厚非 ． 但 是 问题 在 于 ： 当进 一 步 提 速 至 ３ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 或轮轨 磨耗 等效 锥度 增大 至 ０ ． ２ ５以上 ， 蛇行 振 荡
加快
Ｎ／ 延 匠 因而称 ， 大 阻尼抑 制蛇行 机制 也不 再奏 效 了．
基金项 目： 铁道部科 研计划资助项 目（ ２ ０ ０ ８ Ｊ ０ １ ３ ）
作者简介 ： 朴明伟 （ １ ９ ６ ２一） ， 男， 教授 ， 博士 ， 主要从 事车辆动力学及其应用的研究
Ｅ － ｍａ ｌ ｌ ： Ｐ ＭＷ＠ ａ ｊ ｔ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ．
１ ８
大 连 交 通 大 学 学 报
研究的基本指导准则之一． 根据基于抗蛇行频带吸能机制 的稳定新理论 ， 以Ｉ Ｃ Ｅ ３系列作为基准转向架 ， 通 过必要的参数优配 ， 制订 了超高速转向架优配方案． 动态仿真分析表 明 ； ４ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 超 高速运用存在 ３大技 术难题 ： 即抗蛇行减振器性能可靠性 、 车体横 向振动响应频带增宽 和电机横摆 自激振 动． 尽管这 ３大技术
高 速 轮 轨 速 度 极 限探讨
朴 明伟 ， 王彦 昌 ， 方吉 ， 兆文忠
（ １ ． 大连交通大学 机械 工程学院 ， 辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ８ ； ２ ． 大连交通大学 交通运输工程学院 ， 辽宁 大连
１１ ６ ０２８、米
摘
要： 在高铁运用与理论实践基础上 ， 提 出了抗蛇行频 谱特征匹配原则 ， 并作为超高速转 向架技术方案
抗蛇行 频谱特 征 匹配 原则 是在 高铁 运用 实践 与理论研 究基础上 提出来 的 ， 并作 为高速转 向架优
配 的指 导准则 ． 根据 威金 斯理 论 ｊ ， 轮 轨 横 向动态 制衡关 系是指 车轮 自旋 蠕滑 所产 生 的横 向蠕 滑力
经济 Ｉ 生， 并成 为 了欧洲铁 路最具 代 表 ｆ 生的高速 车型 之一． 中国高 铁在 日系 与欧 系车辆 引进技 术 的基 础 上， 根 据威金斯理论 Ｊ ， 归纳 并总结 了基于抗 蛇行频
பைடு நூலகம்
难题在技术与理论上 可 以得 到解决 ， 但是 超高 速运用 已经丧失 了其 商业价值 ． 冲击 ６ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ打破 法 国
５ ７ ４ ． ８ ｋ ｍ ／ ｈ 世界纪录 ， 不仅具有十分重要 的现实意义 ， 而且也具备 技术可行性． 但是 时速 ５ ０ ０ ｋ ｒ ｎ ／ ｈ以上 ，
用． 随着 车速 提高 或等 效锥度 增 大 ， 自旋 蠕 滑逐渐 成 为影 响车 辆稳 定 性 能 的 主要 因素 之 一． 因而 对
中国高铁冲击 ６ ０ ０ ｋ ｒ ｎ ／ ｈ 具有非常重要的现实意义．
于 日系车辆来讲 ， 采用大阻尼抑制蛇行机制无可
米 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ５ — １ ４
将 出现车轮纵向蠕滑不稳定问题 ． 根据威金斯理论 ， 这是高速轮轨速度极限的重要技术标志之一．
关键词 ： 高速轮轨 ； 超高速转 向架 ； 技术 经济性 ； 速度极 限
文 献 标 识码 ： Ａ
０ 引 言
对于高速轮轨技术来讲 ， 最高速度一再被刷新， 其速度极 限是 否存在 ． 或者说 ， 高速 轮轨是否存 在提 高其安全冗余的技术途径． 在理论与实践上松平津 证实了轨道车 辆横 向非保 守系统 ¨ Ｊ ． 日本 新干 线原
第３ ５卷 第 ４期 ２ ０ １ ４年 ８月
大 连 交 通 大 学 学 报
Ｊ ０ ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＬ Ｉ ＡＮ Ｊ Ｉ ＡＯＴ ＯＮＧ ＵＮ Ｉ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖｏ １ ． ３５ Ｎｏ ． ４ Ａｕｇ ． ２ ０１ ４
文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ９ ５ ９ ０（ ２ ０ １ ４） ０ ４ — ０ ０ １ ７ — ０ ７
始转 向架 ， 采用拉板式轴箱定 位方式 ， 以大 阻尼抑制 蛇行机制进一步提高车速 ， 开创 了 ２ ０ ０－ ２ ５ ０ ｋ ｍ ／ ｈ高
铁运用 新 纪 元． 随后 德 国西 门子 公 司再 次 推 出 了 Ｉ Ｃ Ｅ ３系列转 向架 ， 改善 了 ３ ０ ０ ｋ ｒ ｎ ／ ｈ高铁运用 的技术
与重力 刚度所形 成 的恢 复力 之 间所存 在 的动 平衡
关 系． 与纵 向蠕 滑力 不 同 ， 车 轮 自旋 蠕 滑 对横 向蠕
京广高铁正式开通 ， 中国高铁也迈 人 ３ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ高铁 的长交线路运 营新时代 ． 法国 Ａ Ｌ Ｓ Ｔ Ｏ Ｍ 公 司在 Ｔ Ｇ Ｖ 列车技术基础上 ， 以 ５车编组 的试验列 车 Ｖ １ ５ ０创造 了 目前最高时 速 的世 界记 录 ５ ７ ４ ． ８ ｋ ｍ ／ ｈ ． 而京 沪高
铁型式试验 ， 其最高试 验速度也 达到 了 ４ ８ ０ ｋ ｍ ／ ｈ以 上． 高铁运用作 为前沿技术探 索 ， 特 别是商业 运用 的 安全冗余 ， 离不 开坚实 的基 础技 术应 用研 究． 因此 ，
滑力具有 如下效应 ： 在 自旋蠕滑较小 （ ≤Ｏ ． ６ ｍ） 时， 横 向蠕滑力呈现稳 定地线性 递增 ； 如图 １ （ ｂ ） 所示 ， 当 自旋蠕滑较大 时则 出现快速 衰减． 在 较低 等效锥 度 （ ≤０ ． ２ ５ ） 的条 件 下 ， 自旋 蠕 滑 对横 向蠕 滑力效 应稳 定 ， 且相当于“ 负 阻尼 ” 作
以Ｉ Ｃ Ｅ ３系列作 为基 准转 向架 ， 本文 应用抗 蛇 行频 谱特 征 匹配 原则 ， 进行 了超 高 速 转 向架 优 配 方案 研究 ， 并探 讨 了高 速 轮轨 的速 度 极 限 以及 冲
击６ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ的技术 可行性 ．
１ 抗 蛇 行 频 谱 特 征 匹配原 则
第３ ５卷
厚非 ． 但 是 问题 在 于 ： 当进 一 步 提 速 至 ３ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 或轮轨 磨耗 等效 锥度 增大 至 ０ ． ２ ５以上 ， 蛇行 振 荡
加快
Ｎ／ 延 匠 因而称 ， 大 阻尼抑 制蛇行 机制 也不 再奏 效 了．
基金项 目： 铁道部科 研计划资助项 目（ ２ ０ ０ ８ Ｊ ０ １ ３ ）
作者简介 ： 朴明伟 （ １ ９ ６ ２一） ， 男， 教授 ， 博士 ， 主要从 事车辆动力学及其应用的研究
Ｅ － ｍａ ｌ ｌ ： Ｐ ＭＷ＠ ａ ｊ ｔ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ．
１ ８
大 连 交 通 大 学 学 报
研究的基本指导准则之一． 根据基于抗蛇行频带吸能机制 的稳定新理论 ， 以Ｉ Ｃ Ｅ ３系列作为基准转向架 ， 通 过必要的参数优配 ， 制订 了超高速转向架优配方案． 动态仿真分析表 明 ； ４ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ 超 高速运用存在 ３大技 术难题 ： 即抗蛇行减振器性能可靠性 、 车体横 向振动响应频带增宽 和电机横摆 自激振 动． 尽管这 ３大技术
高 速 轮 轨 速 度 极 限探讨
朴 明伟 ， 王彦 昌 ， 方吉 ， 兆文忠
（ １ ． 大连交通大学 机械 工程学院 ， 辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ８ ； ２ ． 大连交通大学 交通运输工程学院 ， 辽宁 大连
１１ ６ ０２８、米
摘
要： 在高铁运用与理论实践基础上 ， 提 出了抗蛇行频 谱特征匹配原则 ， 并作为超高速转 向架技术方案
抗蛇行 频谱特 征 匹配 原则 是在 高铁 运用 实践 与理论研 究基础上 提出来 的 ， 并作 为高速转 向架优
配 的指 导准则 ． 根据 威金 斯理 论 ｊ ， 轮 轨 横 向动态 制衡关 系是指 车轮 自旋 蠕滑 所产 生 的横 向蠕 滑力
经济 Ｉ 生， 并成 为 了欧洲铁 路最具 代 表 ｆ 生的高速 车型 之一． 中国高 铁在 日系 与欧 系车辆 引进技 术 的基 础 上， 根 据威金斯理论 Ｊ ， 归纳 并总结 了基于抗 蛇行频
பைடு நூலகம்
难题在技术与理论上 可 以得 到解决 ， 但是 超高 速运用 已经丧失 了其 商业价值 ． 冲击 ６ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ打破 法 国
５ ７ ４ ． ８ ｋ ｍ ／ ｈ 世界纪录 ， 不仅具有十分重要 的现实意义 ， 而且也具备 技术可行性． 但是 时速 ５ ０ ０ ｋ ｒ ｎ ／ ｈ以上 ，
用． 随着 车速 提高 或等 效锥度 增 大 ， 自旋 蠕 滑逐渐 成 为影 响车 辆稳 定 性 能 的 主要 因素 之 一． 因而 对
中国高铁冲击 ６ ０ ０ ｋ ｒ ｎ ／ ｈ 具有非常重要的现实意义．
于 日系车辆来讲 ， 采用大阻尼抑制蛇行机制无可
米 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ５ — １ ４
将 出现车轮纵向蠕滑不稳定问题 ． 根据威金斯理论 ， 这是高速轮轨速度极限的重要技术标志之一．
关键词 ： 高速轮轨 ； 超高速转 向架 ； 技术 经济性 ； 速度极 限
文 献 标 识码 ： Ａ
０ 引 言
对于高速轮轨技术来讲 ， 最高速度一再被刷新， 其速度极 限是 否存在 ． 或者说 ， 高速 轮轨是否存 在提 高其安全冗余的技术途径． 在理论与实践上松平津 证实了轨道车 辆横 向非保 守系统 ¨ Ｊ ． 日本 新干 线原
第３ ５卷 第 ４期 ２ ０ １ ４年 ８月
大 连 交 通 大 学 学 报
Ｊ ０ ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＬ Ｉ ＡＮ Ｊ Ｉ ＡＯＴ ＯＮＧ ＵＮ Ｉ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｖｏ １ ． ３５ Ｎｏ ． ４ Ａｕｇ ． ２ ０１ ４
文章编号 ： １ ６ ７ ３ — ９ ５ ９ ０（ ２ ０ １ ４） ０ ４ — ０ ０ １ ７ — ０ ７
始转 向架 ， 采用拉板式轴箱定 位方式 ， 以大 阻尼抑制 蛇行机制进一步提高车速 ， 开创 了 ２ ０ ０－ ２ ５ ０ ｋ ｍ ／ ｈ高
铁运用 新 纪 元． 随后 德 国西 门子 公 司再 次 推 出 了 Ｉ Ｃ Ｅ ３系列转 向架 ， 改善 了 ３ ０ ０ ｋ ｒ ｎ ／ ｈ高铁运用 的技术